Effekt von UV Licht
Welchen Einfluss hat UV-Licht auf Pflanzen?
Sonnenlicht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung der Sonne, der infrarotes, sichtbares und ultraviolettes (UV) Licht umfasst. Es sind diese ultravioletten Lichtwellen, die schädliche Strahlung für unser Hautgewebe verursachen können. Aber wie haben sich unsere Blumenfreunde entwickelt, um mit dieser UV-Lichtenergie umzugehen?
Nun, UV-Strahlung kann auch für Pflanzengewebe schädlich sein, aber moderne Forschungen haben gezeigt, dass es auch mehrere ausgesprochen positive Reaktionen auf UV-Strahlung gibt.
UV-Licht ist Strahlung mit Wellenlängen zwischen 100nm und 400nm und für das menschliche Auge nicht sichtbar. UV-Licht macht etwa 10% der gesamten Lichtleistung der Sonne aus und ist in verschiedene Untertypen unterteilt. Die drei Untertypen, auf die sich dieser Artikel konzentriert, sind UV-A (315 – 400nm), UV-B (280 - 315nm) und UV-C (100 - 280nm). UV-Strahlung beeinflusst viele Aspekte des Pflanzenwachstums, einschließlich der Entwicklung von Abwehrverbindungen und -strukturen, der Verhinderung von Insekten- und Pilzbefall und DNA-Schäden.
UV-Licht und DNA-Schäden
Wenn Sonnenlicht auf eine Pflanze fällt, strecken Pflanzen die Oberfläche ihrer Blätter aus, um Sonnenstrahlen einzufangen. Während ein Teil dieser Lichtenergie für die Photosynthese verwendet wird, reguliert ein anderer Teil unterschiedliche Entwicklungsprozesse, beispielsweise das Vorantreiben des Wachstums unter guten Bedingungen oder verursacht Abweichungen für das Überleben während Stressperioden, um die Photosynthese-Prozesse zu optimieren und jahreszeitliche Veränderungen zu erkennen. Diese lichtvermittelte Entwicklung von Form und Struktur wird als Photomorphogenese bezeichnet.
Die unterschiedlichen entwicklungsbedingten oder physiologischen Veränderungen werden durch die Photorezeptoren einer Pflanze induziert, die bestimmte Wellenlängen des Lichts erfassen. Photorezeptoren sind auch empfindlich gegenüber Lichtmenge, Lichtqualität und Dauer der Beleuchtung.
Beispielsweise verwenden Pflanzen, die unter dem Blätterdach wachsen, Phytochrome, um die reduzierte Lichtmenge zu erfassen, die die Pflanze erreicht, und um Prozesse wie das Vermeiden von Schatten, kompetitive Wechselwirkungen und das Keimen von Samen zu regulieren.
Für Wissenschaftler ist es jedoch äußerst schwierig, bestimmte Reaktionen auf einzelne Photorezeptoren abzustimmen. In der Regel interagieren mehrere Photorezeptoren, um eine einzige Änderung zu bewirken.
Einige Photorezeptoren wie Phytochrome sind auch für mehr als eine Lichtwellenlänge empfindlich. (Phytochrome, die viele Aspekte der vegetativen und reproduktiven Entwicklung vermitteln, sind für die Absorption von rotem und dunkelrotem Licht verantwortlich, absorbieren aber auch etwas blaues Licht und UVA-Strahlung.
Wenn es um UV-Strahlung geht, gibt es mehrere andere Photorezeptoren, die für die Absorption dieser Wellenlängen verantwortlich sind.
Kryptochrome, Phototropine und Zeitlupe (ZTL) sind die drei primären Photorezeptoren, die die Wirkung von UVA vermitteln. UVB-Licht wird hauptsächlich durch das UV-R8-Monomer vermittelt.
Pflanzen nehmen UV-Licht durch spezielle UV-Photorezeptoren wahr, die als UV Resistance Locus 8 (UVR8) bezeichnet werden. Für eine Pflanze ist es wichtig, UV-Wellenlängen zu erfassen, da sie die DNA schädigen können. UV-C-Licht ist besonders schädlich und kann DNA-Methylierungsmuster verändern. Beim Erfassen von UV-Licht senden UVR8-Photorezeptoren Signale an andere Pflanzenteile, die Veränderungen in Wachstum und Entwicklung verursachen. Welche Art von Änderungen? Die Pflanze beginnt mit der Herstellung von DNA-Reparaturenzymen (um beschädigte DNA zu reparieren) und „Sonnenschutzmitteln“ (um weitere Schäden zu verhindern). Zusammen verhindern diese Schutzmechanismen eine weitere Schädigung der Pflanzenzellen.
Es wurde nachgewiesen, dass UV-Licht photomorphogenese Reaktionen beeinflusst, einschließlich Genregulation, Flavonoid-Biosynthese, Blatt- und Epidermiszellenexpansion, Stomatendichte und gesteigerter Photosynthese-Effizienz. Vergessen Sie jedoch nicht, dass UV-Strahlung auch Membranen, DNA und Proteine schädigen kann.
Aus diesem Grund unterliegen viele Pflanzen photomorphogenese Veränderungen, die sie vor diesen Strahlen schützen sollen, wenn ihre Photorezeptoren die Anwesenheit von Strahlung wahrnehmen. Beispielsweise können zahlreiche landwirtschaftliche Nutzpflanzen einfache Phenolverbindungen und Flavonoide synthetisieren, die als Sonnenschutzmittel wirken und schädliche Oxidationsmittel und freie Radikale entfernen.
Bei bestimmten Kulturpflanzenarten können diese phenolischen Verbindungen äußerst wünschenswert sein, und es kann für den Landwirt von Vorteil sein, diesen Aspekt der Produktion zu verbessern.
UV-Licht und Pflanzen-Sonnenschutz
Pflanzen können viele verschiedene Arten von „Sonnenschutzmitteln“ produzieren. Einige dieser Sonnenschutzmittel sind physikalisch wie Trichome, andere chemisch wie Anthocyane und Beta-Carotin. Trichome sind haarartige Auswüchse, die auf der Epidermis (Haut) vieler Pflanzenarten zu finden sind. Trichome reflektieren und können die Pflanze vor schädlichen UV-Strahlen schützen. Aus diesem Grund kann UV-Strahlung die Trichomdichte erhöhen. Da THC in Hanf-Trichomen hergestellt und gespeichert wird, erhöht UV-Licht auch den Wirkstoffgehalt. Züchter können diese Reaktion zu ihrem Vorteil nutzen, indem sie Hanfpflanzen mit geringen Mengen an UV-Licht versorgen, um ihre Pflanzen zu ermutigen, mehr und größere Trichome auszubilden.
Die zweite Art von "Sonnenschutzmitteln" sind chemische Sonnenschutzmittel.
UV-A-Licht erhöht den Anthocyaningehalt, während UV-B-Licht die Menge an Lycopin, Beta-Carotin, Glycosiden und Hydroxyzimtsäurederivaten erhöht. Während diese wissenschaftlich klingenden Chemikalien als Sonnenschutzmittel wirken können, spielen sie auch eine andere Rolle. Beispielsweise verleihen Anthocyane vielen Pflanzen eine rot-lila-blaue Farbe (denken Sie an Blaubeeren und Himbeeren). Beta-Carotin verleiht Pflanzen eine orange Farbe (denken Sie an Karotten und Yamswurzeln). Und viele Glykoside sind dafür verantwortlich, dass unsere Lebensmittel schmecken und riechen (denken Sie an Wein!). Die Erzeuger können diese pflanzlichen Reaktionen nutzen, um Gemüse besser aussehen, riechen und schmecken zu lassen. Zum Beispiel, wenn Tomatenfrüchte mit UV-A-Licht bestrahlt werden, werden der Geruch, die Säure und der Gesamtgeschmack der reifen Tomaten verbessert!
UV-Licht reduziert das Pilzwachstum
UV-Licht kann die DNA aller Organismen verändern - Pflanzen, Menschen, Tiere und sogar Pilze. Organismen, die regelmäßig UV-Licht ausgesetzt werden, entwickeln Mechanismen zur Vorbeugung und Behandlung von DNA-Schäden, wie z. B. „Sonnenschutzmittel“ und DNA-Reparaturenzyme. Einige Pilzpathogene haben die Aktivität dieser DNA-Reparaturenzyme verringert oder verloren. Bei Einwirkung von UV-Licht reichern sich bei einigen Pilzpathogenen so viele DNA-Schäden an, dass sie sich nicht vermehren und verbreiten können. Als Züchter können wir dies zu unserem Vorteil nutzen, da Pflanzen oft Opfer eines Pilzbefalls werden! Zum Beispiel reduziert die Behandlung von Rosenpflanzen mit ein paar Stunden UV-B-Licht die Infektion mit Mehltau (PM) um bis zu 90%! Die Forscher fanden heraus, dass UV-Licht die Keimung und das Überleben von PM-Sporen verhinderte. Und das gilt nicht nur für Rosen: UV-B-Licht senkt auch den Schweregrad von PM bei Erdbeeren und Rosmarin - im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen um bis zu 99%! UV-B-Licht wirkt gegen andere Arten von Pilzpathogenen wie Botrytis (Grauschimmelpilz), der üblicherweise Cannabispflanzen befällt. UV-Licht, insbesondere UV-B-Licht, kann bei vielen Organismen, einschließlich Pilzen, DNA-Schäden verursachen.
Als Züchter können wir UV-B-Licht zu unserem Vorteil einsetzen, um die Ausbreitung und den Schweregrad von Pilzbefall bei Cannabispflanzen zu verringern.
UV-Licht beeinflusst das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen auf vielfältige Weise. Da UV-Licht ein starkes Potenzial zur Schädigung der DNA aufweist, können sich Pflanzen über physikalische und chemische „Sonnenschutzmittel“ schützen. Diese "Sonnenschutzmittel" umfassen Trichome, Anthocyan, Lycopin, Beta-Carotin und Glycoside. Viele dieser „Sonnenschutzmittel“ sind zufällig auch vorteilhafte Eigenschaften für Hanfpflanzen, und die Erzeuger können dies zu ihrem Vorteil nutzen, um die Qualität ihres Produkts zu verbessern. Trichome und Glycoside waren auch Mittel gegen Pflanzenfresser wie Blattläuse. Daher kann UV-Strahlung auch wirksam sein, um Insektenpopulationen in einer Wachstumsanlage zu verhindern und zu kontrollieren. Schließlich gibt es starke Hinweise darauf, dass UV-Licht die Ausbreitung und Schwere von Pilzsporen verhindert. Pilze und Schimmelpilze können den Ertrag verringern, indem sie Wurzeln, Blätter und Blüten angreifen. In Wachstumsräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit kann UV-Licht eine Lösung sein, um die Ausbreitung von Sporen zu kontrollieren.
Wie können Erzeuger UV-Strahlung nutzen, ohne ihre Ernte zu schädigen?
Obwohl dies ein relativ neues Gebiet der Botanik ist, gibt es Berichte über einen dramatischen Anstieg der Produktion von ätherischen Ölen durch blühende Pflanzen, die unter Glühbirnen mit höherer UV-Leistung angebaut werden.
Hoch-UV-Lampen werden im Allgemeinen in den letzten zwei Wochen eines Blütezyklus empfohlen, sobald die generative Entwicklung vollständig etabliert ist. Dies ermöglicht einer Kultur, sich kontinuierlich in Größe und Wachstumsstärke zu entwickeln, während gleichzeitig die Blumen und das Blätterdach mit erhöhter Harzproduktion geschützt werden.
Wie alle Aspekte des Gartenbaus ist das Gleichgewicht der Schlüssel für eine effektive UV-Nutzung. Zu viele oder falsche Verhältnisse von PAR / UVA / UVB helfen nicht, aber die richtigen Mengen können zu unglaublich nützlichen Ergebnissen führen.
Das Timing ist auch ein wichtiger Bestandteil der UV-Anwendung. Wenn empfindliche Pflanzen wie Blattgemüse während des gesamten Wachstumszyklus mit UVB behandelt werden, zeigen sie häufig ein verringertes Wachstum (Pflanzenhöhe, Trockengewicht, Blattfläche usw.) und Photosyntheseaktivität.
Im Allgemeinen variiert die Wirksamkeit von UVB sowohl zwischen Arten als auch zwischen einzelnen Stämmen oder der Genetik einer bestimmten Art.
Wenn wir diese Technologie richtig anwenden, können wir die köstlichen Vorteile von pflanzlichem Sonnenschutz genießen. Dies bedeutet, dass Ihre Blumen besser riechen, Ihre Früchte besser schmecken und Ihre Kräuter eine höhere Potenz in der Küche haben.
Unabhängige Untersuchungen haben gezeigt, dass auch nur UVA-Licht den Wirkstoffgehalt, wie die z.B. THC- und CBD-Produktion in Hanfpflanzen, erhöhen kann. Die Kombination von UVA- und UVB-Licht (aus einer normalen "Reptilienlampe") erhöht ebenfalls die THC- und CBD-Produktion, aber die Einbeziehung von UVB in das Licht hat im Vergleich zu nur UVA spürbare nachteilige Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum.
Es wird empfohlen, nur UVA-Licht ohne UVB-Wellenlängen zu verwenden. Das UVA erhöht weiterhin die Produktion von Sekundärmetaboliten wie THC, CBD, Terpenen und Flavonoiden, jedoch ohne die negativen Auswirkungen von UVB-Licht.
